Перспективы технологии послойной разработки сложноструктурных месторождений с применением рыхлителей активного действия Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© Е.И. Комаров, 2002

УДК 622.271

Е.И. Комаров

ПЕРСПЕКТИВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПОСЛОЙНОЙ РАЗРАБОТКИ СЛОЖНОСТРУКТУРНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ РЫХЛИТЕЛЕЙ АКТИВНОГО ДЕЙСТВИЯ

настоящее время большинство сложноструктурных месторождений разрабатывается по традиционной технологии одноковшовыми экскаваторами с применением буровзрывных работ, а наличие прослойков пустых пород и разносортных руд регламентирует применение селективного способа выемки. Вместе с тем расчеты показывают, что при отработке наклонных и крутопадающих залежей для снижения потерь и разубоживания ценных компонентов необходимо максимальное уменьшение высоты уступов (подуступов), а технологические возможности карьерных экскаваторов предопределяют валовую выемку при наличии прослойков мощностью менее 2-3 м [1]. При этом достоверность показателей извлечения подвергается сомнению из-за несовпадения углов падения залежей и контактов прослойков с углами откоса уступов или углами траектории ковшей экскаваторов при черпании, а также из-за смещения приконтактных зон даже при

В щадящем взрывании, искажающему первичную информацию, полученную при опробовании взрывных скважин [2].

Данное обстоятельство давно подталкивало исследователей к созданию техники и технологии послойного безвзрывного разрушения горных пород. Появление мощных бульдозерно-рыхли-тельных агрегатов позволило разрабатывать полускальные и скальные трещиноватые породы, скорость распространения упругих волн в массиве которых достигает 2500-3000 м/с [3]. Однако с дальнейшим наращиванием единичной мощности таких рыхлителей вряд ли следует ожидать значительного расширения области эффективного применения. Опытная эксплуатация широкозахватных поверхностных фрез показывает, что область их применения ограничивается тем же диапазоном характеристик

пород [4]. При этом требуется формирование протяженных фронтов горных работ и дополнительной землеройной техники для разработки зон бермобезопасности уступов, а куско-ватость добываемой руды не отвечает требованиям мельниц первичного са-моизмельчения обогатительных фабрик.

Созданный совместно с ВНИ-ИСДМ рыхлитель активного действия на базе бульдозерно-рыхлительного агрегата ДЗ-141ХЛ (Т-500) оснащен гидравлическим молотом, развивающем при рыхлении скальных трудно-рыхлимых пород и разрушении негабаритов энергию удара 3,7-5,7 кДж с частотой до 180-450 ударов в минуту. Конструктивные особенности нового рыхлителя обеспечивают разрушение горных пород в зоне бермобезопасно-сти и в зависимости от нагрузок на наконечник зуба автоматическое включение-отключе-ние гидромолота, что позволяет работать в статическом или динамическом режимах. В зависимости от шага и глубины рыхления достигается оптимальная кускова-тость горных пород, удовлетворяющая условиям выемки и последующей переработки.

Несмотря на отдельные конструктивные недостатки, выявленные в ходе испытаний экспериментального образца, следует признать, что рыхлители активного действия являются перспективными горными машинами, особенно, для условий разработки сложноструктурных месторождений, в связи с чем требуется обоснование:

1) системы управления мобильным комплексом и экспресс-анализа послойного опробования пород для обеспечения качества добываемого полезного ископаемого;

2) рациональных мобильных комплексов, в т.ч. с учетом новых землеройно-транспортных машин, обеспе-

чивающих безопасное ведение горных работ;

3) параметров забоев, площадок и заходок с учетом угла падения при-контактных зон и формирования требуемых откосов уступов;

4) схем рыхления горных пород в условиях ограниченного пространства рабочих уступов;

5)нормативных потерь и разубо-живания в приконтактных зонах при послойной разработке селективным способом выемки.

Современный уровень развития геофизического оборудования позволяет выполнять экспресс-анализ разрабатываемых руд с высокой степенью достоверности. В процессе рыхления пород можно проводить оперативное опробование и через бортовой компьютер машины передавать информацию на станцию автоматизированного геолого-маркшейдерского обеспечения. Прием информации, слежение за перемещением землеройно-транспортных машин и выдача команд может осуществляться с помощью маркшейдерской радиотехнической системы (МРТС) типа "Кра-бик" [5]. Наряду с геологической информацией на станции в автоматическом режиме устанавливаются координаты источников информации, ведется учет геометрических параметров забоев и уступов, определяются контуры залежей полезных ископаемых по типам и сортам. После ввода исходных требований обогатительной фаб-рики формируются грузопотоки и команды направляются через МРТС землеройно-транспортным машинам, например, скреперам, которые наводятся на заданные участки с помощью приданных им бортовых компьютеров. Станция через МРТС отслеживает полноту выемки полезных ископаемых и после достижения нормативных показателей извлечения на данном участке сюда вновь направляются рыхлители.

Исследованиям формирования рациональных мобильных комплексов с рыхлителями в большей степени посвящены работы акад. Трубецкого К.Н. и к.т.н. Панкевича Ю.Б., которыми определены условия применения цикличных и циклично-поточных технологических схем [6]. Цикличные технологические схемы представлены следующими комплексами:

1) рыхлительный агрегат

+самоходный скрепер+трактор-

толкач;

2) рыхлительно-бульдозерный агрегат +колесный погрузчик (экскава-тор)+автомобильный (ж/д) транспорт;

3) рыхлительный агрегат + драглайн.

При разработке сложноструктурных месторождений с большой рассредоточенностью добычных блоков по уступам и фронту горных работ применение первой технологической схемы затруднено, поскольку любая несогласованность или вынужденная остановка трактора-толкача приводит к резкому снижению эффективности работы скреперов. Кроме того, вообще проблематична выемка горных пород скрепером в зоне бермобезо-пасности уступа. В связи с этим нами был создан самоходный скрепер с двухшнековой загрузкой на базе колесного скрепера Д3-13Б с вместимостью ковша 16 м3. Такая конструкция загрузочного устройства обеспечивает эффективное наполнение скреперного ковша без помощи трактора-толкача. Успешные испытания опытного образца машины при разработке галечно-щебенистых пород крупностью 100-150 мм Кураханского золоторуд-

ного месторождения позволяют говорить о дальнейшем развитии цикличных технологических схем:

4) рыхлитель активного действия с бульдозерным оборудованием + самоходный скрепер со шнековой загрузкой;

5) рыхлитель активного действия + бульдозер +самоходный скрепер со шнековой загрузкой;

6) рыхлитель активного действия

+ а) самоходный скрепер со шнековой загрузкой +б) бульдо-

зер+погрузчик+автосамосвал (самоходный скрепер).

Применение новых технологических схем зависит от наличия и угла падения прослойков, количества сортов руд, требующих раздельной выемки, склонности их к слеживаемости или самовозгоранию, технической оснащенности предприятий, интенсивности отработки блоков и ширины рабочих площадок. Поуступная разработка сложноструктурных месторождений позволяет сортировать руды (породы) не менее чем в двух направлениях - вдоль уступа и под откос (рисунок). Более простыми являются технологические схемы разработки наклонных залежей, поскольку углы их падения (до 20-25°) совпадают с

Цикличная технологическая схема с применением комплекса 6 « рыхлитель активного действия + а) самоходный скрепер со шнековой загрузкой + б) бульдозер + погрузчик + автосамосвал (скрепер)» для разработки сложноструктурных месторождений с элементами технологических схем 4 и 5: 1 - рыхлитель; 2 - скрепер; 3 - бульдозер; 4 - погрузчик; 5 - автосамосвал

конструктивными возможностями землеройно-транспортных машин. При разработке крутопадающих залежей (угол падения свыше 20-25°) рыхлитель активного действия обеспечивает формирование уступов согласно наклону приконтактной зоны.

При угле падения приконтактных зон до 60° рыхлитель активного действия может работать по челночной схеме поперечными или поперечнопродольными смежными заездами. С увеличением угла падения прикон-тактных зон поперечные заезды необходимо выполнять под углом до 30° к бровке уступа, что позволяет формировать откос уступа до 80°, регламентируемый правилами безопасности, утвержденными Г осгортехнадзором. Таким образом, разрушение скальных пород рыхлителями активного действия обеспечивает совпадение угла формируемого откоса уступа с углами падения залежей и контактов прослойков и до минимума сокращает потери и разубоживание полезного ископаемого.

Несмотря на научные достижения по использованию рыхлителей на карьерах, существует еще ряд проблем по внедрению мобильных комплексов в т.ч. в сочетании с буровзрывными работами, особенно, при разработке сложноструктурных месторождений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Юматов Б.П., Байков Б.Н., Смирнов В.П. Открытая разработка сложноструктурных месторождений цветных металлов. - М.: Недра, 1973.-192 с.

2. Юматов Б.П., Секисов Г.В., Буянов М.И. Нормирование и планирование полноты и качества выемки руды на карьерах. - М.: Недра, 1987. - 183 с.

3. Беляков Ю.И. Выемочно - погрузочные работы на карьерах. -М.: Недра, 1987. - 268 с.

4. Герике Б.Л., Кунце Г., Нис Г. Совершенствование добывающей техники для открытых горных пород/ Открытые горные работы, №1, 2000, с. 53-55.

5. Маркшейдерские работы на карьерах и приисках: Справочник / Попов В.Н. и др. - М.: Недра, 1989.-424 с.

6. Панкевич Ю.Б. Исследование области эффективного применения комплексов мобильного оборудования при открытой разработке с механическим рыхлением горных пород. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук, М.,1982.

«НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА-2002» СЕМИНАР № 13

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -------------------------------------------------------------------------

Комаров Евгений Геванович — доцент, кандидат технических наук, Московский государственный открытый университет.